Performanceanalyse und plattformspezifische Optimierungen am Beispiel des Grid-ALU-Prozessors:
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2012
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INHALTSVERZEICHNIS
1. EINFUEHRUNG 11
1.1. AUFBAU DER ARBEIT 12
1.2. BEITRAG ZUM STAND DER FORSCHUNG 13
2. DER GRID-ALU-PROZESSOR 15
2.1. HARDWAREARCHITEKTUR 15
2.1.1. UEBERSICHT UEBER DIE PROZESSORARCHITEKTUR 15
2.1.2. KONFIGURIEREN DES ARRAYS 18
2.1.3. VERWANDTE PROZESSORARCHITEKTUREN 24
2.2. PROGRAMMIERUNG DES GRID-ALU-PROZESSORS 26
2.2.1. BEFEHLSSATZ UND SPEICHERSTRUKTUR 26
2.2.2. COMPILER UND STANDARDBIBLIOTHEK: GCC UND GLIBC 27
2.2.3. BEEINFLUSSUNG DER PROGRAMMAUSFUEHRUNG IM GAP 29
2.3. PERFORMANCE-ANALYSE 30
2.3.1. PERFORMANCE-DEFINITION UND GRUNDLAGEN DER MESSUNG 30 2.3.2.
THEORETISCH MAXIMALE PERFORMANCE DES GAP 32
2.3.3. EINFLUESSE AUF PERFORMANCE UND URSACHEN 32
3. POST-LINK-OPTIMIZER GAPTIMIZE 37
3.1. EINFUEHRUNG 37
3.2. VERWANDTE PROJEKTE 39
3.3. STRUKTUR VON GAPTIMIZE 40
3.4. DATENSTRUKTUREN ZUR PROGRAMMREPRAESENTATION 43
3.5. ABLAUF EINER OPTIMIERUNG 44
3.5.1. EINLESEN UND ABSPEICHERN EINES PROGRAMMS 44
3.5.2. VORBEREITEN DER EINGELESENEN INSTRUKTIONEN 45
3.5.3. ANALYSESCHRITTE AUF EBENE DER INSTRUKTIONEN 46
3.5.4. UNTERTEILEN DES PROGRAMMS IN BASIC BLOCKS 48
3.5.5. ANALYSESCHRITTE AUF BLOCK-EBENE 50
3.6. TECHNIKEN ZUR UNTERSTUETZIMG DER PROGRAMM-RESTRUKTURIERUNG 51 3.7.
PLATTFORM FUER AUSWERTUNGEN UND STATISTIKEN 52
4. METHODEN ZUR PERFORMANCE-STEIGERUNG 5 3
4.1. CODING GUIDELINES 55
4.2. BEDINGTE AUSFUEHRUNG (PREDICATED EXECUTION) 56
4.2.1. EINFUEHRUNG UND ZIELE 56
4.2.2. UNTERSTUETZUNG DER BEDINGTEN AUSFUEHRUNG IN GAP UND GAPTIMIZE 57
7
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IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
4.2.3. VERWENDUNG ALS EINZIGES VERFAHREN ZUR SPRUNGBEHANDLUNG . . . 60
4.2.4. VERWENDUNG IN KOMBINATION MIT SPRUNGVORHERSAGE 66 4.2.5.
VERWANDTE ARBEITEN 72
4.2.6. ZUSAMMENFASSUNG 72
4.3. FUNKTIONSEINBINDUNG 74
4.3.1. EINFUEHRUNG UND ZIELE 74
4.3.2. UMSETZIMG IN GAPTIMIZE 75
4.3.3. EVALUIERUNG 75
4.3.4. VERWANDTE ARBEITEN 80
4.3.5. UEBERTRAGUNG AUF ANDERE ARCHITEKTUREN 82
4.3.6. ZUSAMMENFASSIMG 82
4.4. STATISCHE KONTROLLFLUSS-SPEKULATION 83
4.4.1. EINFUEHRUNG UND ZIELE 83
4.4.2. BEISPIEL FUER STATISCHE SPEKULATION 84
4.4.3. ALGORITHMUS UND UMSETZIMG IN GAPTIMIZE 86
4.4.4. EVALUIERUNG 89
4.4.5. VERWANDTE ARBEITEN 94
4.4.6. UEBERTRAGUNG AUF ANDERE ARCHITEKTUREN 95
4.4.7. ZUSAMMENFASSUNG 95
4.5. VERBESSERTE ERSETZUNGSSTRATEGIE FUER DIE KONFIGURATIONSEBENEN 96
4.5.1. EINFUEHRUNG UND ZIELE 96
4.5.2. GRUNDLAGEN UND UNTERSUCHUNG BEKANNTER ERSETZUNGSSTRATEGIEN . 96
4.5.3. ERSETZUNGSSTRATEGIE QDLRU 101
4.5.4. BEWERTUNG 104
4.5.5. VERWANDTE ANSAETZE 105
4.5.6. UEBERTRAGUNG AUF ANDERE ARCHITEKTUREN 107
4.5.7. ZUSAMMENFASSUNG 108
4.6. WEITERE OPTIMIERUNGEN 109
4.6.1. ABROLLEN VON SCHLEIFEN 109
4.6.2. SOFTWARE PIPELINING 113
4.6.3. VERKUERZUNG DES KRITISCHEN PFADES 116
5. GLEICHZEITIGE OPTIMIERUNG VON HARDWARE- UND SOFTWARE-PARAMETERN 117
5.1. AUTOMATISCHE SUCHE IM PARAMETERRAUM 118
5.1.1. GRUNDLAGEN 118
5.1.2. FRAMEWORK FOR AUTOMATIC DESIGN SPACE EXPLORATIONS (FADSE) . 122
5.1.3. ALTERNATIVE FRAMEWORKS FUER DIE AUTOMATISCHE SUCHE IM PARAME
TERRAUM 123
5.2. OPTIMALE HARDWARE-PARAMETER 125
5.2.1. VERWANDTE ARBEITEN 125
5.2.2. PARAMETERRAUM 125
5.2.3. OPTIMIERUNGSZIELE 126
5.2.4. ABSCHAETZUNG DER HARDWARE-KOMPLEXITAET DES GAP 126 5.2.5.
ERGEBNISSE UND AUSWERTUNG 129
8
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS
5.2.6. ZUSAMMENFASSUNG 132
5.3. OPTIMALE CODE-OPTIMIERUNGS- UND HARDWARE-PARAMETER 136 5.3.1.
PARAMETERRAUM UND OPTIMIERUNGSZIELE 136
5.3.2. METHODEN ZUR BESCHLEUNIGUNG DER DSE 137
5.3.3. ERGEBNISSE UND AUSWERTUNG 140
5.3.4. VERWANDTE ARBEITEN 145
5.3.5. ZUSAMMENFASSUNG 145
5.4. ADAPTIVE OPTIMIERUNG ALLER PARAMETER 147
5.4.1. DSE ALS WERKZEUG FUER EINE ADAPTIVE OPTIMIERUNG 147
5.4.2. ERGEBNISSE UND AUSWERTUNG 148
5.4.3. VERWANDTE ARBEITEN 150
5.4.4. ZUSAMMENFASSUNG 151
5.5. ZUSAMMENFASSUNG UND FAZIT 152
6. ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 153
6.1. ZUSAMMENFASSIMG 153
6.2. AUSBLICK 154
A. ANHANG 157
A.L. DATEI MIT ERGEBNISSEN DES SIMULATORS 157
A.2. UEBERSICHT UEBER DYNAMISCHE BLOCKLAENGEN DER VERWENDETEN BENCHMARKS .
160 A.3. BEISPIEL FUER YAML-DATEI ZUR STEUERUNG VON GAPTIMIZEYAML 161
A.4. WEITERE DIAGRAMME ZUR BEDINGTEN AUSFUEHRIMG 162
A.5. KONFIGURATION DES SIMPLESCALAR FUER VERGLEICHE 164
A.6. PERFORMANCE-COUNTER ZUR FUNKTIONSEINBINDUNG 165
B. LITERATURVERZEICHNIS 167
9
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